威廉·汤姆森，开尔文男爵

威廉·汤姆森，开尔文男爵，全文威廉·汤姆森，拉格斯的开尔文男爵，也叫(1866-92)威廉·汤姆森爵士(生于1824年6月26日，贝尔法斯特安特里姆郡，爱尔兰[现居住在北爱尔兰]——1907年12月17日在拉格斯附近的尼日豪尔去世，埃尔郡他是苏格兰工程师、数学家和物理学家，深刻地影响了他那一代人的科学思想。

他被封为爵士，并被提升为贵族，以表彰他在工程在为现代科学奠定基础的一小群英国科学家中，他是最重要的物理．他的贡献科学在第二定律的发展中扮演了重要角色热力学；的绝对温标(以开尔文年代);的动力热理论;的数学分析电而且磁性，包括光的电磁理论的基本思想;地球物理年龄的测定地球；和流体力学的基础工作。他在潜艇方面的理论工作电报他在海底电缆上的发明也得到了帮助英国在世界上获得卓越的地位沟通在19世纪。

汤姆逊科学和工程工作的风格和特点反映了他积极的个性。当我还是个学生的时候剑桥大学在美国，他因赢得大学单座赛艇比赛冠军而被授予银双桨。他一生都是一个根深蒂固的旅行者，在欧洲大陆度过了很多时间，并多次前往欧洲美国．在后来的生活中减刑往返于伦敦和格拉斯哥之间。在铺设第一条隧道时，汤姆逊几次冒着生命危险条横跨大西洋的电缆．

汤姆逊的世界观部分基于这样一种信念，即所有能产生力的现象，如电、磁和热，都是无形物质运动的结果。这种信念使他站在那些反对力是由不可估量的流体产生的观点的科学家的前沿。然而，在19世纪末，汤姆逊坚持自己的信念，发现自己与被证明是20世纪前奏的实证主义观点相反量子力学而且相对论．世界观的一致性最终使他与主流科学背道而驰。

但汤姆森的一致性使他能够将一些基本的思想应用到许多研究领域。他召集了不同的物理领域——热学、热力学、力学、流体力学、磁学和电学——因此在19世纪科学的伟大和最终综合中发挥了主要作用，19世纪科学将所有物理变化视为与能量相关的现象。汤姆逊也是第一个提出数学存在的人类比在不同种类之间能源．他作为能量理论合成器的成功使他在19世纪物理学中处于同样的地位艾萨克·牛顿爵士在17世纪的物理学中阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪的物理学中。所有这些伟大的合成器为科学的下一次大飞跃奠定了基础。

早期的生活

威廉·汤姆森是一家七口中的第四个孩子。他六岁时母亲就去世了。他的父亲詹姆斯·汤姆森是一名教科书作者，从事教学工作数学他先是在贝尔法斯特，后来在伦敦大学担任教授格拉斯哥大学；他教他的儿子们最新的数学，其中大部分还没有成为英国大学课程的一部分。一个强势的父亲和一个顺从的儿子之间异常亲密的关系培养了威廉非凡的头脑。

10岁的威廉和11岁的弟弟詹姆斯注册入学1834年在格拉斯哥大学在那里，威廉接触到了先进而有争议的思想Jean-Baptiste-Joseph傅里叶汤姆森的一位教授把傅里叶的开创性著作借给了他热的分析理论，它将抽象数学技术应用于研究热流穿透任何固体物体。汤姆逊在16岁和17岁时发表的前两篇文章为傅里叶的工作辩护，当时傅里叶的工作受到了英国科学家的攻击。汤姆逊是第一个提出傅里叶数学的人，尽管它只应用于流动热可以用于研究其他形式的能量——无论是运动中的流体还是通过电线的电流。

汤姆逊在格拉斯哥获得了许多大学奖项，15岁时，他曾因“《论地球的形状》，他在书中表现出非凡的数学才能。那篇文章的分析极富原创性，在汤姆森的一生中一直是他科学思想的源泉。他最后一次查阅这篇文章是在他去世前几个月，享年83岁。

汤姆森于1841年进入剑桥大学，四年后以优异的成绩获得文学学士学位。1845年，他得到了一本乔治•格林的数学分析在电磁学理论中的应用．这项工作和傅里叶的书是构成汤姆逊的组成部分世界观这帮助他开创性地综合了电和热的数学关系。在剑桥大学毕业后，汤姆逊去了巴黎，在那里的物理学家和化学家实验室工作Henri-Victor Regnault获得实践实验能力，以补充理论教育。

1846年，格拉斯哥大学自然哲学(后来称为物理学)的教授职位空缺。汤姆森的父亲随后发起了一场精心策划的、精力充沛的竞选活动，希望他的儿子能被任命为这一职位，22岁的威廉全票当选。汤姆森不顾剑桥的奉承，在格拉斯哥度过了他的职业生涯。1899年，75岁的他辞去了大学校长的职务。在此之前，他与哈佛大学有了53年富有成果和愉快的合作。他说，他是在为年轻人腾出空间。

汤姆森的科学工作是由信念各种关于物质和能量的理论都汇聚成一个伟大的统一理论。他追求统一理论的目标，尽管他怀疑在他的有生之年或任何时候都无法实现这个目标。汤姆森被定罪的依据是累积从实验中得到的印象显示了能量形式的相互关系。到19世纪中叶，人们已经发现磁和电，电磁和光有关，汤姆逊用数学证明了这一点类比水动力现象和电流穿过电线。詹姆斯·普雷斯科特·焦耳他还声称，机械运动和热量之间存在关系，他的想法成为热力学科学的基础。

1847年，在英国科学促进会的一次会议上，汤姆逊第一次听到焦耳关于热与运动可互换性的理论。焦耳的理论违背了当时公认的知识，即热是一种不可估量的物质(热量)，不可能像焦耳所说的那样是一种运动形式。汤姆逊很开明地和焦耳讨论影响新的理论。当时，汤姆逊虽然不能接受焦耳的观点，但他愿意保留自己的判断，特别是因为热和机械运动之间的关系符合他对热力学原因的看法力．到1851年，汤姆逊能够公开承认焦耳的理论，并在一个主要的数学会议上给予谨慎的认可论文，《论热的动力学理论》汤姆森的文章包含了他的版本热力学第二定律这是朝着统一科学理论迈出的重要一步。

汤姆逊在电和磁方面的研究也开始于他在剑桥的学生时代。很久以后，詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔当他决定从事磁和电方面的研究时，他阅读了汤姆逊在这方面的所有论文，并把汤姆逊作为自己的导师。麦克斯韦试图综合所有已知的关于电、磁和光的相互关系，他提出了不朽的光电磁理论，这可能是19世纪科学最重要的成就。这个理论起源于汤姆逊的著作，麦克斯韦欣然承认了他的功劳。

汤姆森对19世纪科学的贡献有很多。他提出了……的观点迈克尔·法拉第，傅里叶，焦耳等。汤姆逊运用数学分析，从实验结果中得出了结论。他阐述了这个概念，并将其推广到动态能量理论。他还合作其中不乏当时的顶尖科学家乔治·加布里埃尔·斯托克斯爵士，赫尔曼·冯·亥姆霍兹，彼得·格思里·泰特焦耳。与这些合作伙伴一起，他特别在几个领域推进了科学前沿流体动力学．此外，汤姆逊开创了数学类比在固体中的热流动和导体中的电流动之间。

汤姆逊卷入了一场关于铺设跨大西洋铁路可行性的争论电缆改变了他的专业工作方向。他的这项工作始于1854年。当时，毕生从事科学报道的斯托克斯要求从理论上解释电流通过长电缆时的明显延迟。在他的答复中，汤姆逊提到了他早期的论文《论热的均匀运动》均匀《固体及其与电学数学理论的联系》(1842)。汤姆逊关于热流和电流之间的数学类比的想法在他分析通过计划中的3000英里(4800公里)电缆发送电报信息的问题时很有效。他描述热量通过实心导线流动的方程被证明适用于电缆中电流速度的问题。

汤姆逊对斯托克斯的答复一经发表，就引起了一位作家的反驳E.O.W.怀特豪斯，大西洋电报公司的首席电工。怀特豪斯声称实际经验驳斥了汤姆森的观点理论有一段时间，怀特豪斯的观点在公司董事中占了上风。尽管他们意见不合，汤姆森还是以首席顾问的身份参与了早期危险的电缆铺设探险。1858年，汤姆森为他的电报接收机申请了专利镜面检流计，用于大西洋电缆。(这个装置，连同他后来改进的虹吸记录器，后来被用于世界上大多数的海底电缆网络。)最终，大西洋电报公司的董事们解雇了怀特豪斯，采纳了汤姆森关于电缆设计的建议，并决定采用镜面检流计。汤姆森在1866年被维多利亚女王封为爵士，以表彰他的贡献。